电动汽车动态无线充电关键技术研究进展

电动汽车动态无线充电关键技术研究进展

朱春波,姜金海,宋一凯,张千帆

(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江省哈尔滨市150001)

摘要:电动汽车动态无线充电技术在静态无线充电技术逐渐趋于成熟的情况下渐渐成为静态无线

充电技术的重要补充及未来发展方向三文中对国内外学者及研究机构对动态无线充电技术的研究进展做了详细综述,对其未来发展面临的关键技术问题及瓶颈进行了详细分析,主要包括耦合机构二控制策略二电磁兼容等方面,并介绍了针对动态无线充电技术瓶颈问题的前期研究工作三关键词:动态无线充电;电动汽车;无线充电关键技术

收稿日期:2016-09-19;修回日期:2016-11-03三上网日期:2016-11-28三

国家自然科学基金资助项目(51677032)

三0一引言

为了节约能源,减少环境污染,电动汽车受到了世界各国的大力推广三目前,由于电池容量及充电基础设施等条件的限制,充电问题成为电动汽车发展过程中面临的最主要的瓶颈问题三由于无线充电技术可以解决传统传导式充电面临的接口限制二安全问题等而逐渐发展成为电动汽车充电的主要方式三然而,静态无线充电与有线充电同样存在着充电频繁二续航里程短二电池用量大且成本高昂等问题三特别是对于电动巴士一类的公交车辆,其连续续航能力格外重要三在这样的背景下,电动汽车动态无线充电技术应运而生,它以非接触的方式为行驶中的电动汽车实时地提供能量供给三

电动汽车动态无线充电技术基本原理:通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构,进而给车载储能设备供电,可使电动汽车搭载少量电池组,延长其续航里程,同时电能补给变得更加安全二便捷三动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离二功率二效率二耦合机构侧移适应能力二电磁兼容性等三因而,开发大功率二高效率二强侧移适应能力二低电磁辐射二成本适中的动态无线供电系统,成为国内外各大研究机构当前的主要研究热点三

然而,随着研究的深入,许多关键问题与瓶颈需要解决,这些问题的解决对于动态无线供电技术的发展具有指导性作用三本文首先对国内外学者对动

态无线充电技术的研究进展进行总结,其次提出目

前动态无线充电技术面临的关键技术问题及瓶颈,最后对动态无线充电技术的关键技术问题及瓶颈进行了总结并对其发展前景做出了进一步展望三

1一电动汽车动态无线充电技术国内外研究现状

1.1一国外研究现状

目前,新西兰奥克兰大学二日本东京大学二美国橡树岭国家实验室二韩国高等科学技术学院

(KAIST )

等国外研究团队已经对电动汽车动态无线供电相关的技术难点以及关键问题展开了一系列研究,主要集中在系统建模方法二电能变换拓扑结构二电磁耦合机构优化设计和电磁屏蔽技术等方面三新西兰奥克兰大学与德国康稳公司合作研制出世界上第一台无线充电大巴,功率为30kW ,同时也研制出100kW 无线供电列车样机,列车轨道长400m ,

如附录A 图A1所示,车上未安装电池组[

1]三KAIST 将采用动态无线充电技术的电动车称

为在线电动车(OLEV )

三2013年位于龟尾市的两条OLEV 电动公交线路投入运行,线路总长为24km ,

如附录A 图A2所示,传输功率为100kW ,效率为85%[

2]三美国橡树岭国家实验室针对电动车动态无线充电的耦合机构二传输特性二介质损耗二电磁辐射展开研究,其地面发射装置采用全桥逆变和串联的两个初级绕组,实验结果表明传输功率和效率受电动汽

车位置影响较大[3-4]

,其建立的试验系统如附录A

图A3所示三

日本东京大学提出基于直流/直流(DC /DC )

变换器的副边最大效率控制方法,通过原边等效阻抗

6Vol.41No.2Jan.25,2017

DOI :10.7500/AEPS20160919013

万方数据